表面功能化聚苯乙烯纳米微球的制备及自组装

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1、物理化学学报（!"#$%"&’"()"(*&+）!!",-.&/0123450$637$8#$!""!，#$（%）：!!"&!!’()*+表面功能化聚苯乙烯纳米微球的制备及自组装!李志伟周静芳张治军党鸿辛（河南大学化学化工学院，河南省润滑与功能材料重点实验室，开封,-!"".）摘要用乳液聚合的方法合成了表面富含羧基的聚苯乙烯纳米微球，采用热分析、红外、透射电镜和/射线粉末衍射仪等对其进行了结构和性能表征0并用自组装的方法将其在玻璃表面组装成膜#考察了制备条件，通过对自组装薄膜原子力显微镜形貌图的分析，确立了最佳组装方案#关键词1表面功能化$纳米微球$自组装中图分类

2、号12%,3近年来，用自组装方法制备的厚度从几纳米到取.""GH蒸馏水置于三颈烧瓶中，加入"#.>几百纳米的超薄膜由于具有广泛的应用前景，如可磷酸钠和"#,>十二烷基磺酸钠$电磁搅拌$升温至用作非线性光学器件、生物分子和分子器件、传感3"I#然后加入’GH苯乙烯和"#’GH二乙烯基4.567器、耐腐蚀和分子识别膜等，而受到了人们极大苯$充分乳化后滴加."GHA含"#’>;F9B水溶液$4’5!7的关注#目前，自组装方法制备的超薄膜体系多’"G:*内滴加完毕$在3"I持续反应6J后，加入为：有机硅烷8羟基化表面（9:2689:、;<62’8;<、玻璃"#!GH丙烯酸

3、$并补加."GHA含"#6>;F9B水溶等）46$%$-5=7；硫醇8;)、;>、?)4."7；羧酸8;<、;>4..5.67液$继续反应’J#破乳、过滤、洗涤、干燥即得产品#62’等体系#聚苯乙烯膜制品具有表面光洁性和透明#%’玻璃片的预处理性优良等特性，应用广泛，但尚未见用自组装的方将玻片置于浓硫酸和’"K的过氧化氢（-"8’"法将聚合物纳米微球组装成膜的报导#为了将聚9:9）混合溶液中#加热至="I，保持温度.J，然苯乙烯微球有效组装到玻璃上，并增强聚苯乙烯微后用蒸馏水充分洗涤#再依次用超纯水、无水异丙球和底材的结合强度，我们用乳液聚合的方法合成醇超声清洗6

4、"G:*#将玻片在L6气氛下干燥，之后了表面富含羧基的聚苯乙烯纳米微球，然后将其组把玻片置于以苯为溶剂，浓度为!M."N’N.GO<·H装成膜#经过一系列条件的选择及结构表征，筛选的!5氨丙基三乙氧基硅烷溶剂中，反应."J#最后出了最佳制备方案，制出了聚合物纳米薄膜#用氯仿、超纯水、丙酮洗涤放于干燥器中备用##%(仪器#实验部分聚苯乙烯AF;B8聚丙烯酸纳米AF;;B微球表征#%#试剂所用仪器分别为1;D;P;Q’%"RP5SQ红外光谱仪，苯乙烯（9@）、丙烯酸A;;B均为分析纯，减压蒸/TF+U@FUO/射线粉末衍射仪和(VW56"."透射电馏除去阻聚剂；二乙烯

5、基苯ACDEB，化学纯，用氢氧子显微镜；聚合物纳米薄膜的形貌分析在9F;5,""化钠溶液洗去阻聚剂；十二烷基磺酸钠，化学纯；过原子力显微镜下进行#硫酸氨（;F9），分析纯，重结晶纯化；实验用水为蒸馏水#!结果与讨论#%!聚苯乙烯&聚丙烯酸纳米微球的制备!%#聚苯乙烯&聚丙烯酸纳米微球结构表征6"".5."5..收到初稿，6"".5.656-收到修改稿#联系人1张治军AV5GX:<1J*YZ<[].%’#*+@B#!河南省杰出人才创新基金（".6."".-""）资助项目万方数据#$%&张治军等：表面功能化聚苯乙烯纳米微球的制备及自组装!!"图!聚苯乙烯"聚丙烯酸纳

6、米微球的红外光谱图图9聚苯乙烯"聚丙烯酸纳米微球的:;<图#$%&!’()*+,-./01234"3556761*7.-$,8+)#$%&9:;<$07%+1234"3556761*7.-$,8+)!"#"#聚合物微球的红外光谱分析9&9聚苯乙烯"聚丙烯酸纳米微球在玻璃表面的图"为聚苯乙烯’聚丙烯酸纳米微球的红外光自组装谱图%从图上可以看到",!*%*、",2*%3、"&("%*将上述预处理后的玻片置于一定量的聚苯乙456"为苯环的骨架振动频率，+(*!%,、+(!2%,、烯’聚丙烯酸纳米微球溶液中（溶剂为乙醇、氯仿混+(3"%2456"的三个吸收峰为苯环的768

7、键伸缩合溶剂），室温下反应"()%然后用乙醇、氯仿充分振动频率，说明有苯环的存在%同时在&2(1--(漂洗，室温下自然干燥%薄膜组装条件主要考察了456"之间（&2-%3、-!&%-456"）有两个强吸收峰，说溶剂的影响%因为聚丙烯酸溶于乙醇，聚苯乙烯溶明苯环为一元取代物，即证明了存在苯乙烯%从图于氯仿，因此选择了乙醇和氯仿的混合溶剂%一方中还可以看到，在"-(,%(456"处有一个较强的吸面使聚合物微球在溶液中均匀分散，同时能使微球收峰，这是79:的特征吸收峰，同时+,+,%2456"表面的聚丙烯酸的链完全舒张，使微球表面富含羧处有一个宽化的吸收峰，为羟基的伸缩

8、振动频率，